Запас плавучести

Под плавучестью корабля понимают его способность оставаться на плаву при заданной нагрузке. Эта способность характеризуется запасом плавучести, который выражается как процент объёмаводонепроницаемых отсеков выше ватерлинии к общему водонепроницаемому объёму. Любое нарушение непроницаемости ведёт к снижению запаса плавучести. Для корабля (судна), у которого корпус водонепроницаем по главную палубу:

W = V_н / V_o * 100 ,

где V_н — объём подпалубных помещений над ватерлинией, V_o — весь объём подпалубных помещений.

12. Виды движения жидкости (установившееся, неустановившееся, равномерное, неравномерное, напорное, безнапорное). Элементы потока жидкости (линия тока, поверхность тока, трубка тока, элементарная струйка, площадь живого сечения). Понятие расхода жидкости. Определение скорости осредненной по живому сечению.

Т ечение жидкости вообще может быть неустановившимся (нестационарным) или установившимся (стационарным).

Неустановившееся движение – такое, при котором в любой точке потока скорость движения и давление с течением времени изменяются, т.е. u и P зависят не только от координат точки в потоке, но и от момента времени, в который определяются характеристики движения т.е.:

и  .

Примером неустановившегося движения может являться вытекание жидкости из опорожняющегося сосуда, при котором уровень жидкости в сосуде постепенно меняется (уменьшается) по мере вытекания жидкости.

Установившееся движение – такое, при котором в любой точке потока скорость движения и давление с течением времени не изменяются, т.е. u и P зависят только от координат точки в потоке, но не зависят от момента времени, в который определяются характеристики движения:

и  ,

и, следовательно,  ,  , , .

Кроме того, установившееся движение подразделяется на равномерное и неравномерное.

Равномерное движение характеризуется тем, что скорости, форма и площадь сечения потока не изменяются по длине потока.

Неравномерное движение отличается изменением скоростей, глубин, площадей сечений потока по длине потока.

Среди  неравномерно движущихся потоков следует отметить плавно изменяющиеся движения, характеризующееся тем, что:

·        линии тока искривляются мало;

·        линии тока почти параллельны, и живое сечение можно считать плоским;

·        давления в живом сечении потока зависят от глубины.

Напорное движение происходит в тех случаях, когда поток ограни­чен твердыми поверхностями со всех сторон, при этом в любой точке потока гидродинамическое давление отличается от атмосферного и может быть больше или меньше атмосферного. Движение в этом слу­чае происходит под действием давления (напора), создаваемого, нап­ример, насосом или водонапорной башней, - движение в водопровод­ных и других трубах.

Безнапорное движение отличается тем, что поток имеет свободную поверхность, находящуюся под атмосферным давлением. Безнапорное движение происходит под действием сил тяжести.

Рассмотрим поток жидкости в некоторый момент времени. Для наглядного представления общей картины течения жидкости в каждый данный момент мысленно проведем так называемую линию тока, т.е. линию, в каждой точке которой в данное мгновение вектор скорости жидкости совпадает с направлением касательной к этой линии . При установившемся движении линии тока совпадают с траекториями движущихся частиц. Построим замкнутый контур, образующий малую площадку dS, и через все точки данного контура проведем линии тока. Эти линии образуют поверхность, называемую трубкой тока. Часть потока, заключённая внутри трубки тока, называется элементарной струйкой. Совокупность элементарных струек образует поток. При решении многих задач гидродинамики делаются предположения о том, что:

а) поток жидкости состоит из отдельных элементарных струек, которые в случае установившегося движения не меняют во времени своей формы;

б) поверхность элементарной струйки является как бы непроницаемой для частиц жидкости, движущихся в данной и соседней струйках;

в) вследствие малости поперечного сечения элементарной струйки скорости во всех точках ее поперечного сечения можно считать одинаковыми.

Такая модель жидкости называется струйной моделью движения жидкости. Данное представление о структуре потока упрощает его теоретическую интерпретацию.

Живое сечение элементарной струйки dS (м2) – элементарно малая площадка, являющаяся площадью поперечного сечения струйки, нормального к линии тока.

Живое сечение потока S (м2) – площадь поперечного сечения, нормального к вектору средней скорости.

Средней скоростью движения жидкости v (м/с) в рассматриваемом живом сечении называется скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы жидкости через данное живое сечение, чтобы расход всего потока был равен расходу, соответствующему действительным скоростям частиц.

Расходом жидкости Q (м3/с) в рассматриваемом сечении называется объем жидкости W (м3), проходящий в единицу времени t (с) через живое сечение потока.

Расход равен сумме расходов элементарных струек:

Q=∫_s dQ = ∫_sudS.